ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Литий-ионные аккумуляторы большой емкости из "Герметичные химические источники тока" С приобретением опыта эксплуатации малогабаритных литий-ионных батарей и перспективой их удешевления при массовом производстве во всем мире стала рассматриваться возможность замены традиционных источников тока с водным электролитом на литий-ионные и во многих других областях техники (в аэрокосмической и военной технике, на транспорте и в мощной энергетике). [c.167] Каждая из этих областей применения предъявляет свои уникальные технические требования, и поэтому для них необходимы специальные разработки аккумуляторов и батарей большой емкости. Увеличение габаритных размеров аккумулятора, например, приводит к существенному изменению характера теплопереноса в аккумуляторе. В связи с этим возникает вопрос и об эффективности устройств безопасности отключающего сепаратора и устройства реагирования на положительный температурный коэффициент. [c.167] Режимы эксплуатации также имеют свою специфику. [c.167] В аэрокосмической технике спутниковые батареи обычно используются на геосинхронной орбите, где они должны обеспечивать большое количество циклов при 60 % глубине разряда, или на низкой околоземной орбите, где при 25 % глубине циклирования должно обеспечиваться несколько десятков тысяч циклов. Замена используемых в настоящее время для таких батарей никель-водородных и никель-металлгидридных аккумуляторов на литий-ионные позволяет повысить удельные весовые характеристики источников автономного питания почти в 3 раза, а объемные - в 4-5 раз. Немаловажным является и фактор надежности для обеспечения большого напряжения источника питания в литиевых батареях может быть использовано втрое меньшее количество аккумуляторов в последовательной цепочке, чем в щелочных. [c.167] Предполагается, что литий-ионные батареи могут вытеснить щелочные и в другой космической технике космических кораблях и спускаемых аппаратах, беспилотных космических аппаратах и самолетах. [c.167] Пионером в таких разработках была компания SAFT. В середине 1990-х годов они начали разрабатывать батареи для телекоммуникационных спутников, и в 2000 г. эти батареи были сертифицированы. Масса батарей была уменьшена в 2 раза по сравнению с использовавшимися до этого батареями из щелочных аккумуляторов. Литий-ионные батареи SAFT для спутников на геосинхронных орбитах с напряжением 50 В имеют мощность в диапазоне от 10 до 30 кВт. Они содержат от 6 до 16 аккумуляторов, соединенных параллельно, и 10-12 последовательно соединенных. Батареи для низкой околоземной орбиты (на 28 В) с 10-летним сроком службы батареи имеют мощность от 1 до 5 кВт и содержат до 7 параллельно соединенных аккумуляторов и 9-10 последовательно соединенных [84. [c.168] К настоящему времени уже накоплен большой опыт эксплуатации таких батарей в реальных условиях. [c.168] Созданные для этих целей цилиндрические литий-ионные аккумуляторы SAFT серии VL подразделяются на три группы большой энергии, среднего диапазона и большой мощности [84, 85]. Достигнутые удельные характеристики их представлены в табл. 5.7. Цифрами в наименовании типа аккумулятора обозначена емкость при токе разряда 0,33 С. [c.168] Положительный электрод аккумуляторов - Ь1 ,М1 СОз,А1г02. Анод - на основе природного графита. Корпус аккумуляторов - алюминиевый. [c.168] Все эти типы аккумуляторов и батарей на их основе используются не только в космической технике, но для электропитания гибридных автомобилей, в телекоммуникационных системах, как стационарные в системах бесперебойного энергоснабжения. [c.168] Аккумуляторы серии VL...E способны обеспечить в течение 30 с пиковый ток до 3,3 С, серии VL...M - порядка 7 С. Аккумуляторы обеих серий обеспечивают более 1500 циклов при глубине разряда 80 %. Ток заряда - до 1 С, Рекомендуемые предельные напряжения при заряде - 4,0 В, при разряде - 2,7 В. Диапазон рабочих температур от -25 до + 60 °С. [c.168] Аккумуляторы серии VL...P обеспечивают очень большие импульсные разряды (до 16 С в течение 18 с). Срок их службы 10-15 лет, а в режиме мелкого циклирования при использовании в гибридных автомобилях -1 ООО ООО циклов. Рекомендуемые предельные напряжения при заряде -3,9 В, при разряде - 2,5 В. Диапазон рабочих температур от -30 до + 60 °С. [c.169] На рис. 5.14-5.16 показаны зависимости энергетических характеристик аккумуляторов серии VL от режимов и условий разряда. [c.169] Разрабатывается серия VLV литий-ионных аккумуляторов большой емкости (с удельными характеристиками 48-60 Втч/кгХ способных обеспечить 4000 Вт/кг при импульсе 2 с [85 . [c.169] Такую же низкую температуру (-40 °С) обеспечивают и аккумуляторы компании YARDNEY типы N P7,5-1 и N P55-1 емкостью 7,5 и 55 Ач соответственно, способные к непрерывному разряду током до 3 С и в 3,5 раза большим в импульсе. [c.170] Активно работают в космической области американские компании СОМ DEV, Eagle Pi her, Yardney и другие. Разрабатываются как батареи из большого количества маленьких аккумуляторов, собранных в после-довательно-параллельные цепи, так и аккумуляторы повышенной емкости (до 320 Ач), призматические и цилиндрические с рулонным пакетом пластин. [c.170] В последние годы интерес к электромобилям стал ослабевать. Большие перспективы прогнозируют скорее для гибридных автомобилей, которые оснащены и двигателем внутреннего сгорания (ДВГ), и электродвигателем. В так называемом последовательном гибриде ДВГ генерирует электроэнергию для сохранения заряженности аккумуляторной батареи, которая питает электродвигатель. В параллельном гибриде ДВГ и электродвигатель могут приводить в движение колеса независимо. [c.171] В соответствии с выдвинутыми Товариществом по транспортным средствам нового поколения (PNGV) требованиями батареи с максимальным напряжением до 440 В и минимальным 220 В должны обеспечивать ток до 217 А при любой мощности и иметь 15-летний срок службы [17]. Масса батарей должна быть не более 40 кг для режима поддержания энергии и не более 100 кг для двойного режима. При столь жестких требованиях к удельным характеристикам литий-ионные батареи имеют все шансы выиграть конкурентную борьбу. Для батарей используются литий-ионные аккумуляторы тех же лидирующих компаний. [c.171] В энергетических системах также уже имеется некоторый опыт эксплуатации литий-ионных батарей для выравнивания суточной нагрузки в энергосистемах частных домов. Однако такие батареи долго не смогут конкурировать с гораздо более дешевыми и проверенными в долгосрочной службе стационарными свинцовыми батареями. [c.173] Вернуться к основной статье